(57)【要約】【課題】大波板と小波板（または平板）の破断を防止して耐久性を向上させることができる断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法および断面略多角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体の成形用治具の提供。【解決手段】成形治具４の貫通穴４１内に圧入して通過させることにより、まず円柱状ハニカム構造体１を一旦完成品の断面略三角形状における各角部ａのアールよりきつく絞り込んだ断面略三角形状に圧縮成形した後、完成品の断面略三角形状に戻す（圧縮した際に外方に突出する部分（各角部）ａをそれぞれ軸心部ｏ方向に圧縮する）ことにより、各角部ａと軸心部ｏとを結ぶ半径方向線ｒ、ｒ、ｒに沿って大波板１１の頂部と小波板１２との間に一旦形成されていた所定のクリアランスを押し潰し、大波板１１の頂部と小波板１２とが全て当接した状態の断面略三角形状のハニカム構造体１を成形する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して略多角形状のハニカム構造体に形成され、該ハニカム構造体を金属製の断面略多角形状の外筒内に圧入し、前記大波板と小波板または平板とを接合させると共に前記外筒と接合した断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法であって、
前記ハニカム構造体を一旦完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形する工程と、
完成品の断面略多角形状に戻すことにより完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間に形成されるクリアランスをなくす工程と、
からなることを特徴とする断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法において、
入口が断面略円形で中間部が完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状で出口が完成品の断面略多角形状になるように徐々に変化する形状に形成された成形用貫通穴を有する成形治具を用い、前記ハニカム構造体を前記成形治具の貫通穴内に圧入して通過させることにより、略円柱状ハニカム構造体を一旦完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形する工程と、
完成品の断面略多角形状に戻し、完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間に形成されるクリアランスをなくす工程と、
からなることを特徴とする断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法。
【請求項３】
金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して略多角形状のハニカム構造体に形成され、該ハニカム構造体を金属製の断面略多角形状の外筒内に圧入し、前記大波板と小波板または平板とを接合させると共に前記外筒と接合した断面略多角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体の成形用治具であって、
入口が断面略円形で中間部が完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状で出口が完成品の断面略多角形状になるように徐々に変化する形状に形成された成形用貫通穴を有することを特徴とする断面略多角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体の成形用治具。
【請求項４】
金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して略多角形状のハニカム構造体に形成され、該ハニカム構造体を金属製の断面略多角形状の外筒内に圧入し、前記大波板と小波板または平板とを接合させると共に前記外筒と接合した断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法であって、
前記ハニカム構造体における排気ガスの流入側部分のみを一旦完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形する工程と、
前記ハニカム構造体の全体を完成品の断面略多角形状に成形することにより、排気ガスの流入側部分では完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間に形成されるクリアランスをなくし、排気ガスの流入側部分以外の部分では完成品の断面略多角形状に絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間にクリアランスが形成されるようにする工程と、
からなることを特徴とする断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等の排気系に装着する触媒コンバータに内装される断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法および断面略多角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体の成形用治具に関し、特に、ハニカム構造体の耐久性の向上技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、触媒コンバータに内装される金属製触媒担体は、金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して略円柱状のハニカム構造体に形成し、該ハニカム構造体の一部外周にロー箔材を巻回し、これらを金属製の外筒内に圧入して熱処理することにより前記大波板と小波板または平板とを拡散接合させると共に前記外筒をロー箔材で接合した構造となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−０３８２２４号公報  （第（２）頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、車両における触媒コンバータの配置個所の状況によっては、その断面形状を円形以外に三角形状等の多角形状に形成する必要がある場合がある。この場合、金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して略円柱状のハニカム構造体に形成したものを、断面多角形状に圧縮成形することにより形成されているため、以下に述べるような問題点があった。
【０００５】
即ち、上述のように、略円柱状のハニカム構造体を例えば断面略三角形状に圧縮成形すると、図４に示すように、圧縮により外方に突出する部分ａと軸心部ｏとを結ぶ半径方向線ｒ、ｒ、ｒに沿った部分が、大波板１０１の頂部と小波板（または平板）１０２との間にクリアランス１０３が形成された構造となり、この状態で、ハニカム構造体の一部外周にロー箔材を巻回し、これらを金属製の断面略多角形状の外筒内に圧入して熱処理すると、大波板１０１の頂部と小波板（または平板）１０２とが接合されないで離れた状態となるためこの部分の剛性が低下し、このため、排気ガスの高速流により、この部分の大波板１０１と小波板（または平板）１０２が振動することで、金属疲労により大波板１０１と小波板（または平板）１０２に破断を生じさせる恐れがある。
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、大波板と小波板（または平板）の破断を防止して耐久性を向上させることができる断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法および断面略多角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体の成形用治具を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法は、金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して略多角形状のハニカム構造体に形成され、該ハニカム構造体を金属製の断面略多角形状の外筒内に圧入し、前記大波板と小波板または平板とを接合させると共に前記外筒と接合した断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法であって、前記ハニカム構造体を一旦完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形する工程と、完成品の断面略多角形状に戻すことにより、完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間に形成されるクリアランスをなくす工程と、からなることを特徴とする手段とした。
【０００８】
請求項２記載の断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法は、請求項１記載の断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法において、入口が断面略円形で中間部が完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状で出口が完成品の断面略多角形状になるように徐々に変化する形状に形成された成形用貫通穴を有する成形治具を用い、前記ハニカム構造体を前記成形治具の貫通穴内に圧入して通過させることにより、略円柱状ハニカム構造体を一旦完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形する工程と、完成品の断面略多角形状に戻し、完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間に形成されるクリアランスをなくす工程と、からなることを特徴とする手段とした。
【０００９】
請求項３記載の断面略多角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体の成形用治具は、金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して略多角形状のハニカム構造体に形成され、該ハニカム構造体を金属製の断面略多角形状の外筒内に圧入し、前記大波板と小波板または平板とを接合させると共に前記外筒と接合した断面略多角形状の金属製触媒担体の成形用治具であって、入口が断面略円形で中間部が完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状で出口が完成品の断面略多角形状になるように徐々に変化する形状に形成された成形用貫通穴を有することを特徴とする手段とした。
【００１０】
請求項４記載の断面略多角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体の成形方法は、金属製薄板の大波板と小波板または平板を交互に重ねて多重に巻回して略多角形状のハニカム構造体に形成され、該ハニカム構造体を金属製の断面略多角形状の外筒内に圧入し、前記大波板と小波板または平板とを接合させると共に前記外筒と接合した断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法であって、前記ハニカム構造体における排気ガスの流入側部分のみを一旦完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形する工程と、前記ハニカム構造体の全体を完成品の断面略多角形状に成形することにより、排気ガスの流入側部分では完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間に形成されるクリアランスをなくし、排気ガスの流入側部分以外の部分では完成品の断面略多角形状に絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間にクリアランスが形成されるようにする工程と、からなることを特徴とする手段とした。
【００１１】
【作用および効果】
請求項１記載の断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法では、上述のように、ハニカム構造体を一旦完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形した後、完成品の断面略多角形状に戻すことにより、完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間に形成されるクリアランスが押し潰されなくなり、大波板の頂部と小波板または平板が全て当接した状態となる。従って、この状態で、ハニカム構造体の一部外周にロー箔材を巻回し、これらを金属製の断面略多角形状の外筒内に圧入して熱処理することにより、大波板の頂部と小波板または平板との間を全て接合させることができ、これにより、大波板と小波板（または平板）の破断を防止してハニカム構造体の耐久性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
【００１２】
請求項２記載の断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法では、上述のように、入口が断面略円形で中間部が完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状で出口が完成品の断面略多角形状になるように徐々に変化する形状に形成された成形用貫通穴を有する成形治具を用いるようにしたことで、ハニカム構造体を成形治具の貫通穴内に圧入して通過させるという１工程のみで、略円柱状ハニカム構造体を一旦完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形した後、完成品の断面略多角形状に戻し、完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って大波板の頂部と小波板または平板との間に形成されるクリアランスが押し潰されなくなり、大波板の頂部と小波板または平板が全て当接した状態となる。
従って、大波板と小波板（または平板）の破断を防止して耐久性を向上させることができるハニカム構造体を、１工程のみで簡単に成形することができるようになる。
【００１３】
請求項３記載の断面略多角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体の成形用治具は、上述のように、入口が断面略円形で中間部が完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状で出口が完成品の断面略多角形状になるように徐々に変化する形状に形成された成形用貫通穴を有する構成としたことにより、ハニカム構造体を成形治具の貫通穴内に圧入して通過させるという１工程のみで、略円柱状ハニカム構造体を一旦完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形した後、完成品の断面略多角形状に戻し、完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って大波板の頂部と小波板または平板との間に形成されるクリアランスを押し潰し、大波板の頂部と小波板または平板を全て当接させた状態とすることができる。
従って、大波板と小波板（または平板）の破断を防止して耐久性を向上させることができる断面略多角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体を１工程のみで簡単に成形させることができるようになるという効果が得られる。
【００１４】
請求項４記載の断面略多角形状の金属製触媒担体の成形方法では、上述のように、ハニカム構造体における排気ガスの流入側部分のみを一旦完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形した後、前記ハニカム構造体の全体を完成品の断面略多角形状に成形することにより、排気ガスの流入側部分では完成品の断面略多角形状における各角部のアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間に形成されるクリアランスが押し潰されてなくなり、大波板の頂部と小波板または平板が全て当接した状態となる。
従って、この状態で、ハニカム構造体を金属製の断面略多角形状の外筒内に圧入して接合することにより、排気ガスの流速が特に大きい流入側においては、大波板の頂部と小波板または平板との間を全て接合させることができ、これにより、大波板と小波板（または平板）の破断を防止してハニカム構造体の耐久性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
一方、排気ガスの流入側部分以外の部分では完成品の断面略多角形状に絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分と軸心部とを結ぶ半径方向線に沿って前記大波板の頂部と小波板または平板との間にクリアランスが形成されるもので、このため、変形の際の障害となる大波板の頂部と小波板または平板との接合点がなくなるため、容易に変形させることができ、これにより、特に周方向の変位をこの半径方向線に沿って集中させることができる。
従って、排気ガスの熱によるハニカム構造体の変位のうち、主に周方向の変位に基づく熱応力を緩和し、熱応力による破損を防止して耐久性を高めることができるようになるという効果が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、この発明の実施の形態は、請求項１〜３に記載の発明に対応するものである。
まず、この発明の実施の形態の断面略多角形状の金属製触媒担体の製造方法により製造される金属製触媒担体を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態の製造方法により製造される断面略三角形状の金属製触媒担体を示す一部切欠斜視図であり、図において、１はハニカム構造体、２は外筒、３はロー箔材を示す。
【００１６】
前記ハニカム構造体１は、数十ミクロンの金属製薄板の大波板１１と小波板（または平板）１２を交互に重ね、多重に巻回することによって、ハニカムの円柱状に形成されたものを断面略三角形状に圧縮成形されたもので、このハニカム通路（セル通路）表面には、アルミナ等からなる触媒担体層が形成され、この触媒担体層に触媒金属が担持されることにより、排ガス浄化触媒とされ、内燃機関の排気経路に配置されることにより、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化させる働きをする。
【００１７】
前記外筒２は、１〜２ｍｍの板厚のＳＵＳ４３０のフェライト系ステンレス板材等で断面略三角形状に形成され、その内径として、これに圧入される前記ハニカム構造体１の外形より小径に形成されている。
【００１８】
前記ロー箔材３は、前記断面略三角形状のハニカム構造体１を前記断面略三角形状の外筒２に圧入する前に、ハニカム構造体１の外周面に巻回しておくもので、この発明の実施の形態では、このロー箔材３が、ハニカム構造体１における排気ガス流入側（図１の左側）端部寄りの位置に部分的に巻回されている。
【００１９】
次に、断面略三角形状のハニカム構造体１の成形方法を図２に基づいて説明する。
この発明の実施の形態では、図２に示すように、入口が断面略円形で中間部が完成品の断面略三角形状における各角部ａのアールよりきつく絞り込んだ断面略三角形状で出口が完成品の断面略三角形状になるように徐々に変化する形状に形成された成形用貫通穴４１を有する成形治具４を用いることにより、図３（ロ）に示すように、大波板１１の頂部と小波板１２の間が全て接触した状態の断面略三角形状のハニカム構造体１を成形する。
【００２０】
即ち、前述のように大波板１１と小波板１２を交互に重ねて多重に巻回することによりハニカムの円柱状に形成されたハニカム構造体１を、図２に示すように、成形治具４の貫通穴４１内に圧入して通過させることにより、円柱状ハニカム構造体１を、まず図３（イ）に示すように、一旦完成品の断面略三角形状における各角部ａのアールよりきつく絞り込んだ断面略三角形状に圧縮成形することにより、圧縮した際に外方に突出する部分（各角部）ａと軸心部ｏとを結ぶ半径方向線ｒ、ｒ、ｒに沿って大波板１１の頂部と小波板１２との間に所定のクリアランスｈが形成されるが、この状態から、完成品の断面略三角形状に戻すことにより、即ち、圧縮した際に外方に突出する部分（各角部）ａをそれぞれ軸心部ｏ方向に圧縮することにより、各角部ａと軸心部ｏとを結ぶ半径方向線ｒ、ｒ、ｒに沿って大波板１１の頂部と小波板１２との間に一旦形成されていた所定のクリアランスが押し潰されてなくなり、図３（ロ）に示すように、大波板１１の頂部と小波板１２とが全て当接した状態の断面略三角形状のハニカム構造体１を成形することができる。
【００２１】
そこで、以上のように形成された断面略三角形状のハニカム構造体１の一部外周にロー箔材３を巻回し、これらを断面略三角形状の金属製の外筒２内に圧入して熱処理することにより、図１に示すように、大波板１１の頂部と小波板１２との間が全て接合された状態のハニカム構造体１を備えた断面略三角形状の金属製触媒担体を製造することができる。
【００２２】
以上詳細に説明してきたように、この発明の実施の形態の断面略多角形状の金属製触媒担体の製造方法によれば、大波板１１の頂部と小波板１２との間が全て接合された状態のハニカム構造体１を備えた断面略三角形状の金属製触媒担体を製造することができ、これにより、大波板１１と小波板１２の破断を防止してハニカム構造体１の耐久性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
【００２３】
また、入口が断面略円形で中間部が完成品の断面略三角形状における各角部ａのアールよりきつく絞り込んだ断面略三角形状で出口が完成品の断面略三角形状になるように徐々に変化する形状に形成された成形用貫通穴４１を有する成形治具４を用いるようにしたことで、略円柱状のハニカム構造体１を成形治具４の貫通穴４１内に圧入して通過させるという１工程のみで、大波板１１と小波板１２の破断を防止して耐久性を向上させることができるハニカム構造体１を簡単に成形することができるようになるという効果が得られる。
【００２４】
以上本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は上述の発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、発明の実施の形態では、ロー箔材３を、ハニカム構造体１における排ガス流入側端部寄りの位置に部分的に巻回したが、巻回個所や範囲は任意である。
また、発明の実施の形態では、小波板１２を用いた例を示したが、平板を用いてもよい。
【００２５】
また、発明の実施の形態では、入口が断面略円形で中間部が完成品の断面略三角形状における各角部ａのアールよりきつく絞り込んだ断面略三角形状で出口が完成品の断面略三角形状になるように徐々に変化する形状に形成された成形用貫通穴４１を有する成形治具４を用いたが、側面の三方から押圧することにより、断面略三角形状に成形するようにしてもよい。
また、発明の実施の形態では、断面略三角形状に成形するようにしたが、四角形以上の断面に成形するようにしてもよい。
【００２６】
また、発明の実施の形態では、円柱状のハニカム構造体１の全体を一旦完成品の断面略多角形状における各角部ａのアールよりきつく絞り込んだ断面三角形状に圧縮成形した後、完成品の断面略三角形状に成形するようにしたが、ハニカム構造体１における排気ガスの流入側部分のみを一旦完成品の断面略多角形状における各角部ａのアールよりきつく絞り込んだ断面略多角形状に圧縮成形した後、ハニカム構造体１の全体を完成品の断面略多角形状に成形することにより、排気ガスの流入側部分では完成品の断面略多角形状における各角部ａのアールよりきつく絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分（各角部ａ）と軸心部ｏとを結ぶ半径方向線ｒ、ｒ、ｒに沿って大波板１１の頂部と小波板１２との間に形成されるクリアランスｈをなくし、排気ガスの流入側部分以外の部分では完成品の断面略多角形状に絞り込んだ際に圧縮により外方に突出する部分（各角部ａ）と軸心部ｏとを結ぶ半径方向線ｒ、ｒ、ｒに沿って大波板１１の頂部と小波板１２との間にクリアランスｈが形成されるようにすることにより、排気ガスの流速が特に大きい流入側においては、大波板１１の頂部と小波板１２との間を全て接合させることができ、これにより、大波板１１と小波板１２の破断を防止してハニカム構造体の耐久性を向上させることができるようになると共に、排気ガスの流入側部分以外の部分では、大波板１１の頂部と小波板１２との間に形成されたクリアランスｈにより、変形の際の障害となる大波板１１の頂部と小波板１２との接合点がなくなるため、容易に変形させることができ、これにより、特に周方向の変位をこの半径方向線に沿って集中させることができ、従って、排気ガスの熱によるハニカム構造体の変位のうち、主に周方向の変位に基づく熱応力を緩和し、熱応力による破損を防止して耐久性を高めることができるようになるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態の断面略三角形状の金属製触媒担体を示す一部切欠斜視図である。
【図２】発明の実施の形態の断面略三角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体の成形方法を示す説明図である。
【図３】発明の実施の形態の断面略三角形状の金属製触媒担体におけるハニカム構造体の成形過程を示す端面図である。
【図４】従来例における断面略三角形状に圧縮形成されたハニカム構造体を示す端面図である。
【符号の説明】
１  ハニカム構造体
１１  大波板
１２  小波板（小波板または平板）
２  外筒
３  ロー箔材
４  成形治具
４１  成形用貫通穴
ａ  各角部（外方にに突出する部分）
ｈ  クリアランス
ｏ  軸心部
ｒ  半径方向線
【図１】
2005007357.tif 000003
【図２】
2005007357.tif 000004
【図３】
2005007357.tif 000005
【図４】
2005007357.tif 000006